git.maemo.org Git - qemu/blob - linux-user/vm86.c

   1 /*
   2  *  vm86 linux syscall support
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
   5  *
   6  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
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  11  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
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  15  *
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  17  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  18  *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street - Fifth Floor, Boston,
  19  *  MA 02110-1301, USA.
  20  */
  21 #include <stdlib.h>
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <stdarg.h>
  24 #include <string.h>
  25 #include <errno.h>
  26 #include <unistd.h>
  27
  28 #include "qemu.h"
  29
  30 //#define DEBUG_VM86
  31
  32 #define set_flags(X,new,mask) \
  33 ((X) = ((X) & ~(mask)) | ((new) & (mask)))
  34
  35 #define SAFE_MASK       (0xDD5)
  36 #define RETURN_MASK     (0xDFF)
  37
  38 static inline int is_revectored(int nr, struct target_revectored_struct *bitmap)
  39 {
  40     return (((uint8_t *)bitmap)[nr >> 3] >> (nr & 7)) & 1;
  41 }
  42
  43 static inline void vm_putw(uint32_t segptr, unsigned int reg16, unsigned int val)
  44 {
  45     stw(segptr + (reg16 & 0xffff), val);
  46 }
  47
  48 static inline void vm_putl(uint32_t segptr, unsigned int reg16, unsigned int val)
  49 {
  50     stl(segptr + (reg16 & 0xffff), val);
  51 }
  52
  53 static inline unsigned int vm_getb(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  54 {
  55     return ldub(segptr + (reg16 & 0xffff));
  56 }
  57
  58 static inline unsigned int vm_getw(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  59 {
  60     return lduw(segptr + (reg16 & 0xffff));
  61 }
  62
  63 static inline unsigned int vm_getl(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  64 {
  65     return ldl(segptr + (reg16 & 0xffff));
  66 }
  67
  68 void save_v86_state(CPUX86State *env)
  69 {
  70     TaskState *ts = env->opaque;
  71     struct target_vm86plus_struct * target_v86;
  72
  73     if (!lock_user_struct(VERIFY_WRITE, target_v86, ts->target_v86, 0))
  74         /* FIXME - should return an error */
  75         return;
  76     /* put the VM86 registers in the userspace register structure */
  77     target_v86->regs.eax = tswap32(env->regs[R_EAX]);
  78     target_v86->regs.ebx = tswap32(env->regs[R_EBX]);
  79     target_v86->regs.ecx = tswap32(env->regs[R_ECX]);
  80     target_v86->regs.edx = tswap32(env->regs[R_EDX]);
  81     target_v86->regs.esi = tswap32(env->regs[R_ESI]);
  82     target_v86->regs.edi = tswap32(env->regs[R_EDI]);
  83     target_v86->regs.ebp = tswap32(env->regs[R_EBP]);
  84     target_v86->regs.esp = tswap32(env->regs[R_ESP]);
  85     target_v86->regs.eip = tswap32(env->eip);
  86     target_v86->regs.cs = tswap16(env->segs[R_CS].selector);
  87     target_v86->regs.ss = tswap16(env->segs[R_SS].selector);
  88     target_v86->regs.ds = tswap16(env->segs[R_DS].selector);
  89     target_v86->regs.es = tswap16(env->segs[R_ES].selector);
  90     target_v86->regs.fs = tswap16(env->segs[R_FS].selector);
  91     target_v86->regs.gs = tswap16(env->segs[R_GS].selector);
  92     set_flags(env->eflags, ts->v86flags, VIF_MASK | ts->v86mask);
  93     target_v86->regs.eflags = tswap32(env->eflags);
  94     unlock_user_struct(target_v86, ts->target_v86, 1);
  95 #ifdef DEBUG_VM86
  96     fprintf(logfile, "save_v86_state: eflags=%08x cs:ip=%04x:%04x\n",
  97             env->eflags, env->segs[R_CS].selector, env->eip);
  98 #endif
  99
 100     /* restore 32 bit registers */
 101     env->regs[R_EAX] = ts->vm86_saved_regs.eax;
 102     env->regs[R_EBX] = ts->vm86_saved_regs.ebx;
 103     env->regs[R_ECX] = ts->vm86_saved_regs.ecx;
 104     env->regs[R_EDX] = ts->vm86_saved_regs.edx;
 105     env->regs[R_ESI] = ts->vm86_saved_regs.esi;
 106     env->regs[R_EDI] = ts->vm86_saved_regs.edi;
 107     env->regs[R_EBP] = ts->vm86_saved_regs.ebp;
 108     env->regs[R_ESP] = ts->vm86_saved_regs.esp;
 109     env->eflags = ts->vm86_saved_regs.eflags;
 110     env->eip = ts->vm86_saved_regs.eip;
 111
 112     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, ts->vm86_saved_regs.cs);
 113     cpu_x86_load_seg(env, R_SS, ts->vm86_saved_regs.ss);
 114     cpu_x86_load_seg(env, R_DS, ts->vm86_saved_regs.ds);
 115     cpu_x86_load_seg(env, R_ES, ts->vm86_saved_regs.es);
 116     cpu_x86_load_seg(env, R_FS, ts->vm86_saved_regs.fs);
 117     cpu_x86_load_seg(env, R_GS, ts->vm86_saved_regs.gs);
 118 }
 119
 120 /* return from vm86 mode to 32 bit. The vm86() syscall will return
 121    'retval' */
 122 static inline void return_to_32bit(CPUX86State *env, int retval)
 123 {
 124 #ifdef DEBUG_VM86
 125     fprintf(logfile, "return_to_32bit: ret=0x%x\n", retval);
 126 #endif
 127     save_v86_state(env);
 128     env->regs[R_EAX] = retval;
 129 }
 130
 131 static inline int set_IF(CPUX86State *env)
 132 {
 133     TaskState *ts = env->opaque;
 134
 135     ts->v86flags |= VIF_MASK;
 136     if (ts->v86flags & VIP_MASK) {
 137         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_STI);
 138         return 1;
 139     }
 140     return 0;
 141 }
 142
 143 static inline void clear_IF(CPUX86State *env)
 144 {
 145     TaskState *ts = env->opaque;
 146
 147     ts->v86flags &= ~VIF_MASK;
 148 }
 149
 150 static inline void clear_TF(CPUX86State *env)
 151 {
 152     env->eflags &= ~TF_MASK;
 153 }
 154
 155 static inline void clear_AC(CPUX86State *env)
 156 {
 157     env->eflags &= ~AC_MASK;
 158 }
 159
 160 static inline int set_vflags_long(unsigned long eflags, CPUX86State *env)
 161 {
 162     TaskState *ts = env->opaque;
 163
 164     set_flags(ts->v86flags, eflags, ts->v86mask);
 165     set_flags(env->eflags, eflags, SAFE_MASK);
 166     if (eflags & IF_MASK)
 167         return set_IF(env);
 168     else
 169         clear_IF(env);
 170     return 0;
 171 }
 172
 173 static inline int set_vflags_short(unsigned short flags, CPUX86State *env)
 174 {
 175     TaskState *ts = env->opaque;
 176
 177     set_flags(ts->v86flags, flags, ts->v86mask & 0xffff);
 178     set_flags(env->eflags, flags, SAFE_MASK);
 179     if (flags & IF_MASK)
 180         return set_IF(env);
 181     else
 182         clear_IF(env);
 183     return 0;
 184 }
 185
 186 static inline unsigned int get_vflags(CPUX86State *env)
 187 {
 188     TaskState *ts = env->opaque;
 189     unsigned int flags;
 190
 191     flags = env->eflags & RETURN_MASK;
 192     if (ts->v86flags & VIF_MASK)
 193         flags |= IF_MASK;
 194     flags |= IOPL_MASK;
 195     return flags | (ts->v86flags & ts->v86mask);
 196 }
 197
 198 #define ADD16(reg, val) reg = (reg & ~0xffff) | ((reg + (val)) & 0xffff)
 199
 200 /* handle VM86 interrupt (NOTE: the CPU core currently does not
 201    support TSS interrupt revectoring, so this code is always executed) */
 202 static void do_int(CPUX86State *env, int intno)
 203 {
 204     TaskState *ts = env->opaque;
 205     uint32_t int_addr, segoffs, ssp;
 206     unsigned int sp;
 207
 208     if (env->segs[R_CS].selector == TARGET_BIOSSEG)
 209         goto cannot_handle;
 210     if (is_revectored(intno, &ts->vm86plus.int_revectored))
 211         goto cannot_handle;
 212     if (intno == 0x21 && is_revectored((env->regs[R_EAX] >> 8) & 0xff,
 213                                        &ts->vm86plus.int21_revectored))
 214         goto cannot_handle;
 215     int_addr = (intno << 2);
 216     segoffs = ldl(int_addr);
 217     if ((segoffs >> 16) == TARGET_BIOSSEG)
 218         goto cannot_handle;
 219 #if defined(DEBUG_VM86)
 220     fprintf(logfile, "VM86: emulating int 0x%x. CS:IP=%04x:%04x\n",
 221             intno, segoffs >> 16, segoffs & 0xffff);
 222 #endif
 223     /* save old state */
 224     ssp = env->segs[R_SS].selector << 4;
 225     sp = env->regs[R_ESP] & 0xffff;
 226     vm_putw(ssp, sp - 2, get_vflags(env));
 227     vm_putw(ssp, sp - 4, env->segs[R_CS].selector);
 228     vm_putw(ssp, sp - 6, env->eip);
 229     ADD16(env->regs[R_ESP], -6);
 230     /* goto interrupt handler */
 231     env->eip = segoffs & 0xffff;
 232     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, segoffs >> 16);
 233     clear_TF(env);
 234     clear_IF(env);
 235     clear_AC(env);
 236     return;
 237  cannot_handle:
 238 #if defined(DEBUG_VM86)
 239     fprintf(logfile, "VM86: return to 32 bits int 0x%x\n", intno);
 240 #endif
 241     return_to_32bit(env, TARGET_VM86_INTx | (intno << 8));
 242 }
 243
 244 void handle_vm86_trap(CPUX86State *env, int trapno)
 245 {
 246     if (trapno == 1 || trapno == 3) {
 247         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_TRAP + (trapno << 8));
 248     } else {
 249         do_int(env, trapno);
 250     }
 251 }
 252
 253 #define CHECK_IF_IN_TRAP() \
 254       if ((ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_active) && \
 255           (ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_TFpendig)) \
 256                 newflags |= TF_MASK
 257
 258 #define VM86_FAULT_RETURN \
 259         if ((ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_force_return_for_pic) && \
 260             (ts->v86flags & (IF_MASK | VIF_MASK))) \
 261             return_to_32bit(env, TARGET_VM86_PICRETURN); \
 262         return
 263
 264 void handle_vm86_fault(CPUX86State *env)
 265 {
 266     TaskState *ts = env->opaque;
 267     uint32_t csp, ssp;
 268     unsigned int ip, sp, newflags, newip, newcs, opcode, intno;
 269     int data32, pref_done;
 270
 271     csp = env->segs[R_CS].selector << 4;
 272     ip = env->eip & 0xffff;
 273
 274     ssp = env->segs[R_SS].selector << 4;
 275     sp = env->regs[R_ESP] & 0xffff;
 276
 277 #if defined(DEBUG_VM86)
 278     fprintf(logfile, "VM86 exception %04x:%08x\n",
 279             env->segs[R_CS].selector, env->eip);
 280 #endif
 281
 282     data32 = 0;
 283     pref_done = 0;
 284     do {
 285         opcode = vm_getb(csp, ip);
 286         ADD16(ip, 1);
 287         switch (opcode) {
 288         case 0x66:      /* 32-bit data */     data32=1; break;
 289         case 0x67:      /* 32-bit address */  break;
 290         case 0x2e:      /* CS */              break;
 291         case 0x3e:      /* DS */              break;
 292         case 0x26:      /* ES */              break;
 293         case 0x36:      /* SS */              break;
 294         case 0x65:      /* GS */              break;
 295         case 0x64:      /* FS */              break;
 296         case 0xf2:      /* repnz */           break;
 297         case 0xf3:      /* rep */             break;
 298         default: pref_done = 1;
 299         }
 300     } while (!pref_done);
 301
 302     /* VM86 mode */
 303     switch(opcode) {
 304     case 0x9c: /* pushf */
 305         if (data32) {
 306             vm_putl(ssp, sp - 4, get_vflags(env));
 307             ADD16(env->regs[R_ESP], -4);
 308         } else {
 309             vm_putw(ssp, sp - 2, get_vflags(env));
 310             ADD16(env->regs[R_ESP], -2);
 311         }
 312         env->eip = ip;
 313         VM86_FAULT_RETURN;
 314
 315     case 0x9d: /* popf */
 316         if (data32) {
 317             newflags = vm_getl(ssp, sp);
 318             ADD16(env->regs[R_ESP], 4);
 319         } else {
 320             newflags = vm_getw(ssp, sp);
 321             ADD16(env->regs[R_ESP], 2);
 322         }
 323         env->eip = ip;
 324         CHECK_IF_IN_TRAP();
 325         if (data32) {
 326             if (set_vflags_long(newflags, env))
 327                 return;
 328         } else {
 329             if (set_vflags_short(newflags, env))
 330                 return;
 331         }
 332         VM86_FAULT_RETURN;
 333
 334     case 0xcd: /* int */
 335         intno = vm_getb(csp, ip);
 336         ADD16(ip, 1);
 337         env->eip = ip;
 338         if (ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_active) {
 339             if ( (ts->vm86plus.vm86plus.vm86dbg_intxxtab[intno >> 3] >>
 340                   (intno &7)) & 1) {
 341                 return_to_32bit(env, TARGET_VM86_INTx + (intno << 8));
 342                 return;
 343             }
 344         }
 345         do_int(env, intno);
 346         break;
 347
 348     case 0xcf: /* iret */
 349         if (data32) {
 350             newip = vm_getl(ssp, sp) & 0xffff;
 351             newcs = vm_getl(ssp, sp + 4) & 0xffff;
 352             newflags = vm_getl(ssp, sp + 8);
 353             ADD16(env->regs[R_ESP], 12);
 354         } else {
 355             newip = vm_getw(ssp, sp);
 356             newcs = vm_getw(ssp, sp + 2);
 357             newflags = vm_getw(ssp, sp + 4);
 358             ADD16(env->regs[R_ESP], 6);
 359         }
 360         env->eip = newip;
 361         cpu_x86_load_seg(env, R_CS, newcs);
 362         CHECK_IF_IN_TRAP();
 363         if (data32) {
 364             if (set_vflags_long(newflags, env))
 365                 return;
 366         } else {
 367             if (set_vflags_short(newflags, env))
 368                 return;
 369         }
 370         VM86_FAULT_RETURN;
 371
 372     case 0xfa: /* cli */
 373         env->eip = ip;
 374         clear_IF(env);
 375         VM86_FAULT_RETURN;
 376
 377     case 0xfb: /* sti */
 378         env->eip = ip;
 379         if (set_IF(env))
 380             return;
 381         VM86_FAULT_RETURN;
 382
 383     default:
 384         /* real VM86 GPF exception */
 385         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_UNKNOWN);
 386         break;
 387     }
 388 }
 389
 390 int do_vm86(CPUX86State *env, long subfunction, abi_ulong vm86_addr)
 391 {
 392     TaskState *ts = env->opaque;
 393     struct target_vm86plus_struct * target_v86;
 394     int ret;
 395
 396     switch (subfunction) {
 397     case TARGET_VM86_REQUEST_IRQ:
 398     case TARGET_VM86_FREE_IRQ:
 399     case TARGET_VM86_GET_IRQ_BITS:
 400     case TARGET_VM86_GET_AND_RESET_IRQ:
 401         gemu_log("qemu: unsupported vm86 subfunction (%ld)\n", subfunction);
 402         ret = -TARGET_EINVAL;
 403         goto out;
 404     case TARGET_VM86_PLUS_INSTALL_CHECK:
 405         /* NOTE: on old vm86 stuff this will return the error
 406            from verify_area(), because the subfunction is
 407            interpreted as (invalid) address to vm86_struct.
 408            So the installation check works.
 409             */
 410         ret = 0;
 411         goto out;
 412     }
 413
 414     /* save current CPU regs */
 415     ts->vm86_saved_regs.eax = 0; /* default vm86 syscall return code */
 416     ts->vm86_saved_regs.ebx = env->regs[R_EBX];
 417     ts->vm86_saved_regs.ecx = env->regs[R_ECX];
 418     ts->vm86_saved_regs.edx = env->regs[R_EDX];
 419     ts->vm86_saved_regs.esi = env->regs[R_ESI];
 420     ts->vm86_saved_regs.edi = env->regs[R_EDI];
 421     ts->vm86_saved_regs.ebp = env->regs[R_EBP];
 422     ts->vm86_saved_regs.esp = env->regs[R_ESP];
 423     ts->vm86_saved_regs.eflags = env->eflags;
 424     ts->vm86_saved_regs.eip  = env->eip;
 425     ts->vm86_saved_regs.cs = env->segs[R_CS].selector;
 426     ts->vm86_saved_regs.ss = env->segs[R_SS].selector;
 427     ts->vm86_saved_regs.ds = env->segs[R_DS].selector;
 428     ts->vm86_saved_regs.es = env->segs[R_ES].selector;
 429     ts->vm86_saved_regs.fs = env->segs[R_FS].selector;
 430     ts->vm86_saved_regs.gs = env->segs[R_GS].selector;
 431
 432     ts->target_v86 = vm86_addr;
 433     if (!lock_user_struct(VERIFY_READ, target_v86, vm86_addr, 1))
 434         return -TARGET_EFAULT;
 435     /* build vm86 CPU state */
 436     ts->v86flags = tswap32(target_v86->regs.eflags);
 437     env->eflags = (env->eflags & ~SAFE_MASK) |
 438         (tswap32(target_v86->regs.eflags) & SAFE_MASK) | VM_MASK;
 439
 440     ts->vm86plus.cpu_type = tswapl(target_v86->cpu_type);
 441     switch (ts->vm86plus.cpu_type) {
 442     case TARGET_CPU_286:
 443         ts->v86mask = 0;
 444         break;
 445     case TARGET_CPU_386:
 446         ts->v86mask = NT_MASK | IOPL_MASK;
 447         break;
 448     case TARGET_CPU_486:
 449         ts->v86mask = AC_MASK | NT_MASK | IOPL_MASK;
 450         break;
 451     default:
 452         ts->v86mask = ID_MASK | AC_MASK | NT_MASK | IOPL_MASK;
 453         break;
 454     }
 455
 456     env->regs[R_EBX] = tswap32(target_v86->regs.ebx);
 457     env->regs[R_ECX] = tswap32(target_v86->regs.ecx);
 458     env->regs[R_EDX] = tswap32(target_v86->regs.edx);
 459     env->regs[R_ESI] = tswap32(target_v86->regs.esi);
 460     env->regs[R_EDI] = tswap32(target_v86->regs.edi);
 461     env->regs[R_EBP] = tswap32(target_v86->regs.ebp);
 462     env->regs[R_ESP] = tswap32(target_v86->regs.esp);
 463     env->eip = tswap32(target_v86->regs.eip);
 464     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, tswap16(target_v86->regs.cs));
 465     cpu_x86_load_seg(env, R_SS, tswap16(target_v86->regs.ss));
 466     cpu_x86_load_seg(env, R_DS, tswap16(target_v86->regs.ds));
 467     cpu_x86_load_seg(env, R_ES, tswap16(target_v86->regs.es));
 468     cpu_x86_load_seg(env, R_FS, tswap16(target_v86->regs.fs));
 469     cpu_x86_load_seg(env, R_GS, tswap16(target_v86->regs.gs));
 470     ret = tswap32(target_v86->regs.eax); /* eax will be restored at
 471                                             the end of the syscall */
 472     memcpy(&ts->vm86plus.int_revectored,
 473            &target_v86->int_revectored, 32);
 474     memcpy(&ts->vm86plus.int21_revectored,
 475            &target_v86->int21_revectored, 32);
 476     ts->vm86plus.vm86plus.flags = tswapl(target_v86->vm86plus.flags);
 477     memcpy(&ts->vm86plus.vm86plus.vm86dbg_intxxtab,
 478            target_v86->vm86plus.vm86dbg_intxxtab, 32);
 479     unlock_user_struct(target_v86, vm86_addr, 0);
 480
 481 #ifdef DEBUG_VM86
 482     fprintf(logfile, "do_vm86: cs:ip=%04x:%04x\n",
 483             env->segs[R_CS].selector, env->eip);
 484 #endif
 485     /* now the virtual CPU is ready for vm86 execution ! */
 486  out:
 487     return ret;
 488 }